Малка оптична кухина прави възможни квантовите мрежи
Предизвикателство е намирането на атоми, които можете да контролирате и мерите и които не са прекомерно чувствителни към съмненията на магнитното или електрическото поле
От квантовите компютри се чака да извършват калкулации стотици пъти по-бързо от сегашните
(снимка: CC0 Public Domain)
Атоми в оптични кухини – дребни ями за светлината – биха могли да се окажат основата за основаването на квантовия интернет. Това оповестиха учени от Калифорнийския софтуерен институт, а работата им бе оповестена на 30 март в списание Nature.
Последните няколко месеца донесоха поредност от новини за основаване на първите работещи квантови компютри и справяне с първите квaнтови калкулации. За да работят квантовите компютри обаче са нужни и квантови мрежи, както и съответните софтуерни системи. Тези две провокации в този момент са на дневен ред.
Квантовите мрежи биха свързвали квантовите компютри посредством система, която също работи квантово, а не цифрово. От квантовите компютри се чака по този метод да могат да извършват калкулации стотици пъти по-бързо от сегашните компютри. Това ще е допустимо с помощта на специфичните свойства на квантовата механика, в това число суперпозицията, която разрешава на квантовите битове да съхраняват информация като 1 и 0 по едно и също време.
Както и при сегашните компютри, инженерите биха могли да свържат голям брой изчислителни системи, с цел да споделят данни и да работят дружно – създавайки „ квантов интернет ”. Това би направило допустимо да се правят големи изчислителни задания – такива, които са прекомерно огромни, с цел да се обработват от един-единствен квантов компютър – и да се откри непрестанно предпазена връзка благодарение на квантовата криптография.
Но с цел да работи този сюжет, квантовата мрежа би трябвало да може да предава информация сред две точки, без да трансформира квантовите свойства на излъчената информация. Настоящият модел работи по този начин: един атом или йон работи като квантов обичай (или „ кюбит ”), съхранявайки информация с помощта на своите квантови свойства. За да прочете тази информация и да я съобщи на друго място, атомът се възбужда от светлинен подтик, което го кара да излъчи фотон, чийто спин (въртене) е привързан със спина на атома. След това фотонът може да съобщи информацията на дълго разстояние посредством оптичен кабел.
още по тематиката
Звучи елементарно, да се направи е по-трудно. Намирането на атоми, които можете да контролирате и мерите и които не са прекомерно чувствителни към съмненията на магнитното или електрическото поле (водещи до неточности или декохерентност), е огромно предизвикателство.
„ Твърдотелните излъчватели, които взаимодействат със светлината, постоянно стават жертва на декохерентност; т.е., те стопират да съхраняват информация по метод, който е потребен от позиция на квантовия инженериг ”, споделя Джон Киндем, водещ създател на обявата за откритието. Междувременно атомите на редкоземни детайли – със свойства, които ги вършат потребни за кюбити – са склонни да взаимодействат едва със светлината.
За да преодолеят това предизвикателство, откривателите – ръководени от Андрей Фараон от Калифорнийския софтуерен институт, професор по приложна физика и електротехника – конструират нанофотонна празнина: лъч с дължина към 10 микрона с периодическа нано-шарка, изваян от пай кристал. След това разпознават итербиев йон (итербий – редкоземен детайл, сребристо-бял метал) в центъра на лъча. Оптичната празнина разрешава светлината да отскача няколко пъти напред-назад, до момента в който най-сетне се всмуква от йона.
В обявата в Nature екипът демонстрира, че кухината модифицира йонната среда по този начин, че когато излъчва фотон, за повече от 99 % от времето фотонът остава в кухината, където учените по-късно могат дейно да уловят и открият този фотон, с цел да измерят положението на йона. Това води до увеличение на скоростта, с която йонът може да излъчва фотони, подобрявайки общата успеваемост на системата.
В допълнение, итербиевите йони са в положение да съхраняват информация в своя спин за 30 милисекунди. За толкоз време светлината може да предава информация по този начин, че да пропътува през цялостен континент.
„ Това дава отговор на множеството от условията. Става дума за редкоземен йон, който всмуква и излъчва фотони тъкмо по метода, по който би трябвало, с цел да създадем квантова мрежа ”, споделя Фараон. По неговите думи, технологията може да образува основата на квантовия интернет.
В момента фокусът на екипа е върху основаването на градивни детайли на бъдещата квантова мрежа. На последващо място те се надяват да усилят своите опити и в действителност да свържат два квантови бита, споделя Фараон. Докладът на учените е озаглавен „ Контрол и еднократно отчитане на йон, вграден в нанофотонна празнина ”.
От квантовите компютри се чака да извършват калкулации стотици пъти по-бързо от сегашните
(снимка: CC0 Public Domain)
Атоми в оптични кухини – дребни ями за светлината – биха могли да се окажат основата за основаването на квантовия интернет. Това оповестиха учени от Калифорнийския софтуерен институт, а работата им бе оповестена на 30 март в списание Nature.
Последните няколко месеца донесоха поредност от новини за основаване на първите работещи квантови компютри и справяне с първите квaнтови калкулации. За да работят квантовите компютри обаче са нужни и квантови мрежи, както и съответните софтуерни системи. Тези две провокации в този момент са на дневен ред.
Квантовите мрежи биха свързвали квантовите компютри посредством система, която също работи квантово, а не цифрово. От квантовите компютри се чака по този метод да могат да извършват калкулации стотици пъти по-бързо от сегашните компютри. Това ще е допустимо с помощта на специфичните свойства на квантовата механика, в това число суперпозицията, която разрешава на квантовите битове да съхраняват информация като 1 и 0 по едно и също време.
Както и при сегашните компютри, инженерите биха могли да свържат голям брой изчислителни системи, с цел да споделят данни и да работят дружно – създавайки „ квантов интернет ”. Това би направило допустимо да се правят големи изчислителни задания – такива, които са прекомерно огромни, с цел да се обработват от един-единствен квантов компютър – и да се откри непрестанно предпазена връзка благодарение на квантовата криптография.
Но с цел да работи този сюжет, квантовата мрежа би трябвало да може да предава информация сред две точки, без да трансформира квантовите свойства на излъчената информация. Настоящият модел работи по този начин: един атом или йон работи като квантов обичай (или „ кюбит ”), съхранявайки информация с помощта на своите квантови свойства. За да прочете тази информация и да я съобщи на друго място, атомът се възбужда от светлинен подтик, което го кара да излъчи фотон, чийто спин (въртене) е привързан със спина на атома. След това фотонът може да съобщи информацията на дълго разстояние посредством оптичен кабел.
още по тематиката
Звучи елементарно, да се направи е по-трудно. Намирането на атоми, които можете да контролирате и мерите и които не са прекомерно чувствителни към съмненията на магнитното или електрическото поле (водещи до неточности или декохерентност), е огромно предизвикателство.
„ Твърдотелните излъчватели, които взаимодействат със светлината, постоянно стават жертва на декохерентност; т.е., те стопират да съхраняват информация по метод, който е потребен от позиция на квантовия инженериг ”, споделя Джон Киндем, водещ създател на обявата за откритието. Междувременно атомите на редкоземни детайли – със свойства, които ги вършат потребни за кюбити – са склонни да взаимодействат едва със светлината.
За да преодолеят това предизвикателство, откривателите – ръководени от Андрей Фараон от Калифорнийския софтуерен институт, професор по приложна физика и електротехника – конструират нанофотонна празнина: лъч с дължина към 10 микрона с периодическа нано-шарка, изваян от пай кристал. След това разпознават итербиев йон (итербий – редкоземен детайл, сребристо-бял метал) в центъра на лъча. Оптичната празнина разрешава светлината да отскача няколко пъти напред-назад, до момента в който най-сетне се всмуква от йона.
В обявата в Nature екипът демонстрира, че кухината модифицира йонната среда по този начин, че когато излъчва фотон, за повече от 99 % от времето фотонът остава в кухината, където учените по-късно могат дейно да уловят и открият този фотон, с цел да измерят положението на йона. Това води до увеличение на скоростта, с която йонът може да излъчва фотони, подобрявайки общата успеваемост на системата.
В допълнение, итербиевите йони са в положение да съхраняват информация в своя спин за 30 милисекунди. За толкоз време светлината може да предава информация по този начин, че да пропътува през цялостен континент.
„ Това дава отговор на множеството от условията. Става дума за редкоземен йон, който всмуква и излъчва фотони тъкмо по метода, по който би трябвало, с цел да създадем квантова мрежа ”, споделя Фараон. По неговите думи, технологията може да образува основата на квантовия интернет.
В момента фокусът на екипа е върху основаването на градивни детайли на бъдещата квантова мрежа. На последващо място те се надяват да усилят своите опити и в действителност да свържат два квантови бита, споделя Фараон. Докладът на учените е озаглавен „ Контрол и еднократно отчитане на йон, вграден в нанофотонна празнина ”.
Източник: technews.bg
КОМЕНТАРИ